JPH0319290A - 電磁波センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は超電導体を用いた電磁波センサーに関する。

（ロ）従来の技術 高温超電導体の発見以来、これを用いた電磁波センサー
が研究されている（たとえばＪ．Ｋｏｎｏｐｋａｅｔｃ
．Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．　５３（９），
　２９（１９８８）７９６参照）。

超電導体を用いた電磁波センサーの原理を説明すると、
一般に超電導弱結合素子の電流ＣＩ）一電圧（Ｖ）特性
は、第３図に示す実線特性であり、この素子に電磁波が
照射されると、電磁波の吸収による準粒子の発生により
、Ｉ−Ｖ特性が同図破線特性の如く変化する。このとき
、バイアス電流（Ｉ．）を流すことにより、電圧変化（
δＶ）が生じ、電磁波を検出する。

この電磁波の検出は、超電導体の零抵抗温度（ＴＣＥ（
エンドポイント））より僅かに高い温度でなされる。

従来の電磁波センサーは、超電導体にて形或される電磁
波の検出部とその両端電極部を備え、この検出部と電極
部が前述の如く零抵抗温度より僅かに高い温度下におい
て電磁波を検出するものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 従来の電磁波センサーは、零抵抗温度より高い温度下で
電磁波を検出するものであり、検出部の両端電極部が検
出部と同じ温度下にあるため、電極部における超電導状
態が破壊されており、雑音等が生じる。

本発明は、電極部から生ずる雑音を可及的に低減した電
磁波センサーを提供しようとするものである。

（二）課題を解決するための手段 本発明は、基板上に、微粒子セラミックス超電導体にて
形底される電磁波の検出部及びその両端電極部と、前記
検出部の温度を前記電極部の温度に比して高めるヒータ
とを具備してなるものである。

また、第２の本発明は、前記検出部は前記超電導体の零
抵抗温度より高い電磁波検出温度に設定され、前記電極
部は前記零抵抗温度より低い温度に設定されるものであ
る。

（ホ）作用 前記検出部及び両端電極部を前記零抵抗温度より低い雰
囲気温度にし、ヒータにより検出部を前記零抵抗温度よ
り高い電磁波の検出温度Ｃ二することにより、電極部か
らの雑音の発生を抑制する。

電磁波センサーに流れる電流（Ｉ）は、超電導電流（Ｉ
　ｓ）と常電導電流（準粒子電流＞（Ｉｑ）の和、即ち
１＝１ｓ＋Ｉｑであり、ＩＱは熱励起準粒子電流（Ｉｔ
ｈ）と電磁波励起準粒子電流（Ｉｆｆ）の和、即ちＩｑ
＝Ｉｔｈ＋Ｉεである。

したがってＳ／Ｎ比は で表わされる。

電磁波センサーの雰囲気温度ＴがＴ　＜　＜　Ｔ　Ｃ　
Ｅのときには、Ｉｓ＞Ｉｑ、即ち、常電導電流ＩＱが小
さくなり、Ｓ／Ｎ比が小さい。また、Ｉ≧Ｔｃ８のとき
には、常電導電流ＩＱが大きくなり、■ｑ＞Ｉ　ｓとな
るが、熱励起準粒子電流Ｉｔｈが大きくなり、Ｉｔｈ＞
Ｉεとなるため、Ｓ　／　Ｎ比が小さい。この状態が前
述の従来の装置によるものである。

本発明は電磁波センサー全体をＴ　＜　Ｔ　ｃｍとなし
て、検出部の両端電極部の温度を零抵抗温度ＴｃＫ以下
として電極部における熱励起準粒子電流Ｉｔｈの発生な
いし増大を抑制し、かつ、ヒータにより検出部の温度Ｔ
を零抵抗温度Ｔｃ窓より僅かに高い電磁波検出温度にす
るものであるから、１ｔｈ＜　Ｉ　ｔとなり、Ｓ／Ｎ比
が大きくなるものである。

検出部の電磁波検出温度は、この零抵抗温度Ｔｃｘより
高く、全ての粒子が常電導状態になるオンセット温度（
Ｔ　ｃ　（ｏｎ））までの間に位置する。

（へ）実施例 本発明の一実施例を、超電導材料として７７Ｋ級の代表
としてＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０の場合を例にとり、第１図を
参照しつつ説明する。第ｌ図は電磁波センサーの平面図
である。

まず、結晶化ガラス基板１上に、白金Ｐｔの蒸着により
膜厚２００人、幅０，ｌｍ、長さｌａｍ＋のヒータ２を
形或する。このヒータ２は抵抗３０Ωであり、ＩＡの電
流を流すことにより３０Ｗの発熱がある。

次に、この基板ｌ及びヒータ２上に、微粒子セラミック
ス超電導体にて検出部３及びその両端電極部４、４を形
或する。この場合の微粒子セラミソクス超電導体を次の
ようにして作製した。

硝酸イットリウムＹ　（ＮＯＩ）Ｓ・３　．　５　Ｈ　
＊　０と、硝酸バリウムＢ　ａ　（　Ｎ　Ｏ　ｓ）　＊
と、硝酸銅Ｃｕ（ＮＯＩ）！●３　Ｈ　！　０とを夫々
水に溶かしてＹ１Ｂａ．Ｃｕがモル比で１：２；３にな
るように混合する。

ついで蓚酸Ｈ，Ｃ．Ｏ．−　２Ｈ！０をＢａ元素２モル
に対し７モル加えてアンモニア水でｐＨ調整を行ない、
ｐＨ＝４〜７とし、蓚酸塩として共沈させる。

沈殿物をろ過し水洗した後、十分乾燥し、空気中におい
て８５０℃で９時間仮焼或する。次に、仮焼或の粉末を
１〜２トン／ｃｍ”の圧力で戊形後、９２０℃で酸素雰
囲気中で１２時間本焼或を行ない、ＹＢａＣｕＯ超電導
体を得た。

このようにして得られる超電導体は、焼戊条件等の作製
条件で組或、粒径を制御することが可能であり、この実
施例で得られた超電導体は、粉末同相法等の他法で得ら
れるＹＢａＣｕＯ系焼結体に比べ粒径が０．５〜１μｍ
と小さく、均質な焼結体となった。

この超電導体をスライスした後、検出部３がヒータ２と
交叉するようにガラス基板１上に、酸素雰囲気中で４８
０℃の温度で０．４時間かけて７リットガラスで接合し
た。この場合の温度としては、オルソーテトラ相転移温
度以下である４００〜５００℃であればよい。この接合
断面を光学顕微鏡で見たところ、均質でクラックのない
良好な接合が得られていることがわかった。

その後、スライス表面を５０μｍ程度の厚みまで研磨し
、続いて研磨した超電導体を第ｌ図に示す形状、即ち検
出部３及び両端電極部４、４を有する形状に、１６ＫＨ
ｚ、２５〜５０Ｗの超音波で加工した。この検出部３は
ブリ・ソジ部を溝威し、その大きさは概ね幅０．１ＩＩ
Ｉｆｌ＋、厚み５０μｍ，長さ０．５１ＩＩＩＩ１であ
る。

尚、一般にＹＢａＣｕＯ系焼結体は脆性があり、微細パ
ターンの加工が困難であるとされていたが、本発明の実
施例では、基板とＹＢａＣｕＯ系焼結体とが機械的に一
体化されているため、超音波加工時に接合部に加工時の
歪みが集中せず、微細加工が可能となった。また、ヒー
タ２と検出部３との間にフリットガラスが絶縁層として
介在する。

第２図にこの超電導体の抵抗一温度特性を実線で示す。

この特性図から明らかなように、超電導体の零抵抗温度
ＴＣＩは９０Ｋであり、オンセット温度Ｔ　ｃ，，．，
は９８Ｋであった。

また、第２図に電磁波の検出感度を破線特性で示す。こ
の特性図から明らかなように、検出感度は零抵抗温度Ｔ
ｃＫとオンセット温度Ｔｃ．。０の範囲でピーク特性を
有し、検出感度の極大を呈するのは９５Ｋである。

そこで、実施例では液体窒素を用いて、電磁波センサー
全体を７７Ｋに冷却するとともにヒーク２により検出部
３の温度を９５Ｋとした。

以上の実施例では、基板ｌ上にヒータ２を設けた後に検
出部３及び電極部４、４を設けたが、先に検出部３及び
ＩＥ極部４、４を設け、その上に検出部３に交叉するよ
うにヒータ２を設けてもよい。また、実施例では、超電
導体をフリットガラスを用いて基板１上に取付ける例を
示したが、ｒｆマグネトロンスタッパリング法により、
基板１上にＹＢａＣｕＯ薄膜を蒸着により形威し、アニ
ール処理して超電導薄膜を形威して検出部３及びｔ４［
ｉ部４、４としてもよい。この場合もヒータ３の形威は
、検出部３等の形或前後を問わない。

さらに、本発明の検出部３及び電極部４、４を構或する
微粒子セラミックス超電導体はＹＢａＣｕＯ系のものに
限らず、その他のＬｎ系、Ｔｌ系、Ｂｉ系のものを使用
することができる。同様にヒータ２もＰｔに限らず、Ａ
ｕ，，Ａｇを使用することもできる。

（ト）効　果 本発明は、微粒子セラミックス超電導体にて形威される
検出部及びその両端電極部のうち、電極部はその超電導
体の零抵抗温度Ｔｃｘより低い温度に，また検出部は零
抵抗温度Ｔｃ．より僅かに高い電磁波検出温度にして電
磁波を検出するものであるから、電極部における熱励起
準粒子電流の発生を抑制することができ、電極部から生
じる雑音を可及的に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁波センサーの平面図、第２図
は本発明に用いた超電導体の抵抗一温度特性及び電磁波
センサーの感度特性図、第３図は超電導弱結合素子の電
流一電圧特性図である。 ｌ・・・基板、２・・・ヒータ、３・・・検出部、４、
４・・・電極部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に、微粒子セラミックス超電導体にて形成
   される電磁波の検出部及びその両端電極部と、 前記検出部の温度を前記電極部の温度に比して高めるヒ
   ータと、 を具備してなる電磁波センサー。
2. （２）基板上に、微粒子セラミックス超電動体にて形成
   される電磁波の検出部及びその両端電極部を備え、 前記検出部は前記超電導体の零抵抗温度より高い電磁波
   検出温度に設定され、前記電極部は前記零抵抗温度より
   低い温度に設定される電磁波センサー。